第四章 柴油机的调速与操纵.doc

第四章 柴油机的调速和操纵 ??? 为了能满足船舶在各种航行条件下的不同要求，船舶主柴油机必须具有起动、换向和调速装置。以及使上述各种装置联合动作的操纵机构。另外，这些装置的工作性能还必须满足有关规范的相应要求。 ?? ??第一节 起动装置 ??? 一、概述 ??? 柴油机本身没有自行起动能力。欲使静止的柴油机转动起来必须借助于外力，以便使柴油机获得第一个工作循环的条件，即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃油燃烧膨胀作功而自行运转。这一过程称柴油机起动。在起动过程中还必须使柴油机达到一定转速，才能保证在压缩终点缸内达到燃油自燃发火的温度。柴油机起动所要求的最低转速称起动转速。 ??? 起动转速的高低与柴油机的类型、环境条件、柴油机技术状态、燃油品质等有关。它也是鉴别柴油机起动性能的重要标志。起动转速的一般范围是： 高速柴油机80～150r／min； 中速柴油机60～70r／min； 低速柴油机25～30r／min。 ??? 根据所采用的外来能源形式，柴油机的起动方式可分为： ??? （1）借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来。如人力手摇起动、电动机起动及气力或液压马达起动等； ??? （2）借助于加在活塞上的外力推动活塞运动。如压缩空气起动。 ??? 通常，船用柴油机大多采用压缩空气起动。 二、压缩空气起动装置的组成和工作原理 ??? 压缩空气起动就是将具有一定压力（2.5～3.0MPa）的压缩空气，按柴油机的发火顺序在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速，完成自行发火。压缩空气起动的起动能量大，起动迅速可靠，在紧急情况下可用压缩空气进行刹车，但该装置构造复杂，重量较重，故不适用于小型柴油机。 压缩空气起动装置主要包括：空气压缩机、起动空气瓶、主起动阀、空气分配器、气缸起动阀以及起动控制阀等。其组成系统图如图7-1所示。起动前，空压机（图中未示出）向空气瓶6充气至规定压力2.5～3.0MPa。备车时开启出气阀5及截止阀8，空气瓶中的压缩空气沿管路通至主起动阀3及起动控制阀7处等候。当起动时，拉动手柄4至起动位置，起动控制阀7开启，控制空气进入主起动阀3的活塞上方，推动活塞下行，主起动阀3开启。于是起动空气分成两路：一路为起动用压缩空气，经总管引至各缸气缸起动阀1的下方空间；另一路为控制用控制空气被引至空气分配器2，然后按柴油机的发火顺序依次到达相应的气缸起动阀的上部空间使之开启，原等候在下方空间的起动空气进入气缸，推动活塞下行使曲轴转动并使之达到起动转速，而且在供油之后达到自行发火转动。起动后应立即通过操纵手柄4关闭控制阀7切断控制空气，主起动阀随即关闭，气缸起动阀上部空间的控制空气经空气分配器泄放，气缸起动阀关闭，起动过程结束。然后可逐渐调节供油量使柴油机在指定转速下运转。当无须再次起动柴油机时可将截止阀8和出气阀5先后关闭。 ????????? 图7-1 压缩空气起动装置系统图 ??? 为了保证柴油机压缩空气起动迅速可靠，必须具备以下三个条件： ??? （1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。按我国有关规定供主机起动用空气瓶（至少有两个）的压力应保持在2.5～3MPa，其储量应保证在不补充空气的情况下，对可换向主机能从冷机正倒车交替起动不少于12次；对不可换向主机能从冷机连续起动6次。 ??? （2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。适当的供气正时应以既有利于起动又可节省空气耗量为原则。通常，大型低速二冲程柴油机的供气始点约在上止点前5°曲轴转角，供气终点约在上止点后100°曲轴转角，供气持续角一般不超过120°曲轴转角。中高速四冲程柴油机供气始点约在上止点前5°～10°曲轴转角，供气持续角同受排气阀限制一般不超过140°曲轴转角。 ??? （3）必须保证有最少气缸数。为保证曲轴在任何位置都能起动，要求在任何位置至少有一个气缸处于起动位置。为此，起动所要求的最少缸数对二冲程机必须大于360°/120°，一般不应少于四个；而对四冲程机必须大于〖700°／140°〗【720°/140°】一般不少于六个。若缸数少于上述限值。则起动前应盘车至起动位置。 三、压缩空气起动装置的主要设备 ??? 1．气缸起动阀 ??? 气缸起动阀是起动装置中最主要的部件之一。通常，每缸一个均装在气缸盖上，其下方与起动空气总管连接，上方与空气分配器连接。其动作由空气分配器按发火顺序使起动空气进入气缸，完成起动动作。 ??? 气缸起动阀不仅应有足够的通道面积，开关迅速但落座速度缓慢以减轻阀盘与阀座间的撞击。而且要能兼顾起动和制动两方面不同的要求。在起动方面，要求气缸起动阀当缸内发火后，即使有控制空气作用在其上方空间，它也应保持关闭状态，防止燃气倒流入起动空气管；在制动方面，要求在制动过程中，即使缸内压力稍高于起动空气压力时